无液压缸驱动的压力机设计探讨.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 0 1 21 2 01 3 0 2 0 0 4 9 0 2 无 液 压 缸 驱 动 的 压 力 机 设 计 探 讨 黄 家 仕 。陆红 徐 州压 力机械 有 限公 司 技 术 中心 ， 江苏徐州2 2 1 0 0 4 摘 要 对 于无液 压缸 驱 动滑块 的锻 压液 压机 ， 从诸 多方面进 行 了较 为全 面 的可行 性论 证 。 以液压缸 密封 不 良而导 致液体 的泄漏 为主 线 ， 说 明无 缸驱 动是 各种 相关 机 电液技 术综合 应 用 的极 致 。 在 规避 了液 压机 研发 关键 性技 术短板 的前提 下 ， 无 缸乃 是液 压机 实现 绿色 设计 与低碳 运 行 的最佳 构思 。 关键 词 机 械设 计 ； 液压机 ； 无 缸驱 动 ； 设 计 ； 探讨 中 图 分 类 号 T G3 1 5 ． 4 文 献 标 识 码 A 1 引 言 锻 压 液 压 机 所 具 有 的 可 在 有 效 行 程 内 任 意 位 置 随时输 出最 大压 力 ， 滑块 速度 和 行 程 可在 设 计 范 围 内实 现无 级 调控 ， 以及 配 套 液压 动 力 系统 的传 动 平 稳 可靠 等 优 势 ， 使其 广 泛 适用 于 不 同材料 的体 积 成 形 、 薄 板 成形 及 冲裁 的要 求 。本 文 拟定 无 缸 型 锻 压 液 压机 的设计 概 念 为 以快速 旋 转 的 高压 大 扭 矩 液 压 马达 ， 驱 动 新 型滚 珠 螺杆 丝杠 副 的滚 珠 螺母 旋 转 ， 以此 推 拉 滚 珠 螺 杆 沿 其 轴 向往 复 运 动 ， 从 而 由 滚 珠 螺 杆 驱 动 锻 压 压 力 机 滑 块 的 上 下 运 动 ， 实 现 快 进 、 工进 、 保 压 和快 速 回程 等 连贯 的压 制 工步 。无 缸 型锻 压 液 压 机取 螺 旋压 力 机 与液 压 机 之所 长 ， 规 收稿 日期 2 0 1 2 - 1 0 1 7 作者简介 黄家仕 1 9 7 4 一 ， 男， 工程师， 从事锻压液压机研发设计 避 了 螺 旋 压 力 机 压 制 缺 乏 柔 韧 和 液 压 机 压 力 自锁 保 压 及渗 漏 的不足 。 以设 计 简 约 、 动作 齐 全 和制 造 快 捷 的创 新 理 念 ， 力争 获 得博 采 众 长 的全 功 效 锻压 压 力 机 。另 因剔 除 了与 液压 缸加 工 密封 等相 关 的诱 因 ， 使 得 钢 材 减 重 、 锻 件 降 耗及 漏 污无 踪 等 可 见实 效 ， 从 而 成 就具 有绿 色环 保潜 质 的现代 新 型 锻压 压 力 机 。 2结 构 设 计 与 功 效 分 析 锻 压 液压机 无缸 驱动 设计 的 中心 ，就是 利用 液 压马达 与滚 珠螺 杆 副组合 的轴 向推 拉驱 动力 ，替 代 液 压缸 活 塞杆驱 动液 压机 滑块 的压 制和 回程 ，实 现 锻 压压 力机 的空 载快 下 、 慢 速压 制 、 卸 载保 压 和泄 压 回程等 锻压 工艺 流程 。 1 液压 马达 旋转 驱动 的特 点 ， 就 是高 速 与低速 之 间 的速 比差 值 较大 ，且 速率变换 及 正反 转换 向平 【 参 考文 献 】 [ 4 】 陈刚中． 汽车连杆锻造工艺与质量浅析． 锻压装备与技术 [ 1 ] 胡赓祥 ， 主编．金属学． 上海 上海科学技术出版社， 1 9 8 0 ． [ 2 ] 刘连成 ， 主编 ．金属热处理原理． 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 1 9 8 7 ． [ 3 ] 刘 云旭 ， 主编． 金属热处理原理． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 8 1 ． 2 0 0 9 ， 4 4 4 ． [ 5 ] 鹿 建新 ．螺钉 断 裂原 因分 析及 改进 措 施．锻压 装备 与 技术 2 0 0 7 ， 4 2 2 ． [ 6 ] 热处理手册编委会． 热处理手册．北京 机械工业 出版社 ， 1 9 9 1 ． Fr a c t ur e r e a s o n a na l ys i s a nd s o l ut i o n f or c r a nk i n pr e s s CHEN Xi c hang S h a n d o n g Ga o mi G a o d u a n Ma c h i n e r y Co ． ， L t d ． ， Ga o mi 2 6 1 5 0 0 ， S h a n d o n g C h i n a A bs t r a c t The c he m i c a l i n g r e d i e nt ， m i e r o s t r u e t ur e ， a n d m e c h a n i c a l p e r f o r m a nc e o f t h e f r a c t u r e d c h a v e b e e n d e t e r mi n e d ．Th e ma c r o s c o p i c p r o fil e o f t h e fra c t u r e d p a r t ha s be e n o b s e r v e d ．The i nfluence s t r u c t u r e a n d m i e r o s t r u c t u r e t o t h e ma t e r i a l f u n c t i o n s ha s b e e n c o n d uc t e d t o a n a l v z e t he f r a c t u r e r e a s o n Co r r e s po n di n g s o l u t i o n ha s b e e n a d o p t e d t o s o l v e t h e e a r l y fra c t u r e f a i l u r e o f t h e c r a n k ． K eyw ordsCr ank pr es s ；Cr a nk；Fa t i gue frac t ur e；Re as 0nSol ut i on 稳 。 滚 珠螺 杆螺母 传 动副 ， 作 为 当代 新 型 的精 密机 械 传 动部件 ， 具 有摩擦 阻力 小 、 机 械传 动效 率高 和轴 向 自锁性 能好 等优点 。且有 传 动副采 用预应 力 装配 工 艺 ， 使其 几乎 不存 在往返 的轴 向间隙 。 2 液 压 马达 与 滚珠 螺 杆螺 母 传 动 副 的组 合 机 构 ， 以大扭矩 的旋 转输 出驱动 滚珠螺 母 ， 继而 带动 滚 珠 螺杆 轴 向推拉压 力机 滑块 的往复 运动 ，并 调控其 速 度 的快慢 、 缓 冲换 向 、 停 止保 压及 泄压 回程 等程 序 化 的压 制工 艺 。 3 由于 取两 种 机 构 组 合 之所 长 ， 使 无 缸 驱 动 压 力 机兼 具 液压 机 和 螺旋 压力 机 各 自功 效 ， 几 近 成 为 优势 互 补 的全 功效 锻压压 力 机 。具 体功效 枚 举诸 如 ① 压 力机 滑 块空 载 快下 由组 合机 构 直 接驱 动 ， 无 需 原 有 液 压 机 复 杂 的充 液 系 统 ； ② 可在 滑块全 行程 范 围内实施 自锁保 压 ，且保 压 后能够 实 现可控 分级 泄压 ； ③ 由于压 力 机无 液 压 缸及 相 关 高压 管 路 系统 ， 既减少 了管路 的泄 漏又 降低 了整机 的 自重 ； ④ 滑块 全行程 往复 速度无 级调 速 ；快慢 速度 切 换 平稳及 停 止时微 振动 低噪声 缓 冲 ； ⑤ 因液 压动力 站仅 供给 液压 马达施 压和 输入 回 油 的循 环 ，所 以压 力机 动力 站油箱 的有 效容 积及 油 液 发 热 量 可 大 幅度 减 少 ； ⑥ 由于不存在 液压 活塞 杆 的滑 动摩 擦 ，因此 减 小 了滑 块 在 低 速 工 进 时 的 滑 动 爬 行 。另 外 减 少 了 活 塞杆往 复运 动 的惯 性 冲击 ，使压力 机更 适宜 于短 行 程 、 高 频率 的往 复冲压 工艺 。 3扩展功 能与 节能环 保 1 因转 动 的滚 珠 螺母 可 配 置 高精 度旋 转 传 感 器 旋转 光 电 编码 器 ， 则 数 控 系统 的全行 程 线性 检 测 与数据 反馈调 控成 为可 能 。由于利 用 了滚珠 螺杆 螺母 传动 机构 的机 械放大原 理 ，使旋 转传感 器 检测 调控 的 滑块 ，能 够实 现 高达 0 ． O l mm直 线位 移 精 确 度 。 2 当滑 块 由低 压快 进 向高压 工 进 的输 出转 换 时 ， 驱 动液压 马达 的液 压动力 系统 ， 始终 处 于 自适 应 调控 的恒功 率输 出状态 ，对长 期处 于速 度和 压制 力 频繁起 伏 的压力 机 ，其 节能 降耗 的经济 效益极 其 可 观 。 3 在无 缸压 力机设 计制 造 的全 过程 中 ， 不仅 去 除 了缸体 与活塞杆 的锻 件毛坯 及精 加工 成本 ，且 大 幅缩 短 了订 购备料 与产 出交货 周期 。 4 对 比有缸设 计 无液压 缸 的压 力机 ， 从 根本 上 解 决 了高压 密封 圈的选 购成本 、泄 漏故 障及磨 损更 换 等 一 系 列 问 题 。 4结 语 和 展 望 无 缸 驱 动 锻 压 压 力 机 的设 计 ， 是 以 机 一 液 各 取 所 长 的组 合机构 ，赋 予 了现代锻 压压力 机 刚柔相 济 的 特质 。 无 缸不仅 减少 渗漏 ， 提高 了液压 系统 的容积效 率 ，同时免 除 了液 压管路 和直 线位移 传感 器繁 琐 的 设 计装 配 。 对 于现 代 全 功 效 锻 压 压 力 机 的研 发 与应 用 而 言 ， 在 机 电液 集成 化驱 动调控 、 产成 品准 柔性化 快捷 加工 制造及绿 色环 保等 诸多方 面 ，均具 有极 其可 观 的综合 效益 与发展 潜力 。 【 参考 文献 】 [ 1 ] 陆红 ．锻压液压机 的准柔性化设计 ．锻压装 备与制造技 术 ， 2 0 0 2， 3 7 6 ． [ 2 ] 陆红 ， 周崎 ． 面向超低速“ 蠕进” 液压缸 的控制 回路及设计锻 压装备与制造技术 ， 2 0 0 4， 3 9 5 ． [ 3 ] 王卓， 陆红．锻压液压机的“ 点八五” 关联度简约设计便览． 锻 压装备与制造技术 ， 2 0 1 2 ， 4 7 1 ． De s i g n di s c us s i o n a bo ut f o r g i ng pr e s s wi t h o ut hy dr a u l i c c y l i nd e r d r i v i ng s y s t e m HUANG J i a s h i ．L U Ho n g d e mo n s t r a t e d i n ，t h e a d v a n t a g e s o f p r e s s wi t ho u t Envi r onment